Détermination expérimentale de la complexation de métaux critiques (Ga, La, Pt) par différentes matières organiques naturelles et effets sur leur internalisation par une algue verte

Hourtané, Océane ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1830-186X (2024). Détermination expérimentale de la complexation de métaux critiques (Ga, La, Pt) par différentes matières organiques naturelles et effets sur leur internalisation par une algue verte Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 189 p.

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Résumé

Il a été largement démontré que la spéciation d'un métal dissous, c'est-à-dire sa répartition entre les différentes espèces chimiques, peut être utilisée pour expliquer et même prédire ses effets sur les organismes aquatiques. C'est ce qu'indique le modèle du ligand biotique (BLM). Il existe toutefois des exceptions à ce modèle, notamment en présence de matière organique naturelle (MON) : une mixture complexe de ligands organiques ubiquiste en milieu aquatique. Certaines de ces exceptions, plus récemment documentées, concernent des métaux critiques d’intérêt émergeant en écotoxicologie. Le manque de connaissances quant à leur comportement dans l’environnement, incluant leur spéciation et/ou effets sur les organismes aquatiques, doit éventuellement être comblé. Le projet de doctorat a porté sur trois métaux critiques appartenant à des groupes différents dans le tableau périodique : Ga, La et Pt. Leur spéciation et prise en charge par une algue d’eau douce ont été examinées en présence de quatre MONs d’origine et de composition différentes. Dans un premier article, des exceptions au BLM ont été déterminées pour les trois métaux d’étude avec l'algue verte Chlamydomonas reinhardtii. Non seulement, la complexation par la MON n’entrainait pas une réduction de la prise en charge aussi importante qu’attendu sur la base du modèle, mais celle-ci pouvait même être exacerbée pour la même concentration totale d'exposition aux métaux. C’était notamment le cas pour le Ga et le Pt avec des flux jusqu'à deux fois plus importants pour ce dernier. Ces résultats suggèrent que le risque écologique associé à ces métaux pourrait être sous-estimé en présence de MON, celle-ci étant ubiquiste dans les écosystèmes naturels. Pour obtenir des informations plus détaillées sur la spéciation des métaux en question, une méthode de couplage HPLC (avec colonne d'exclusion stérique) - ICP-MS a été utilisée pour les articles 2 et 3. L’article 2 a été consacré à l’étude de la spéciation du platine qui s’est avérée être plus complexe que prévu. La complexation de ce métal par la MON était faible dans les conditions testées. De plus, l’équilibre chimique était loin d’être atteint et la forme initiale [Pt(IV)Cl6]2- restait l’espèce majoritaire en solution malgré la période d’équilibration de 48 h. La présence de MON favorisait la dissociation et la réduction des formes inorganiques de Pt et de nombreuses espèces intermédiaires ont été observées. Finalement, dans le troisième article, l’applicabilité d’une méthode plus simple pour la détermination expérimentale de la spéciation a été vérifiée. L’ultrafiltration partielle (PUF) semble permettre une bonne évaluation de la complexation des métaux d’étude par différentes MONs, comme démontré par combinaison avec le couplage HPSEC-ICP-MS. En effet, l'hypothèse sur laquelle repose l'applicabilité de la PUF a été vérifiée. Les membranes des deux unités de PUF testées permettaient une bonne rétention des molécules de MON et des complexes de MON-métal, surtout celle de 2 kDa. Par ailleurs, l'évaluation expérimentale des seuils de coupures des membranes utilisées a permis d’établir que ceux-ci étaient en réalité bien inférieurs aux valeurs nominales : 0,4 et 0,5 kDa pour des molécules MON au lieu de 2 et 3 kDa respectivement. Ces résultats ont donc démontré que la PUF était une méthode très prometteuse pour la détermination expérimentale de la complexation en routine. Ce très bon potentiel en fait un outil de choix pour de futurs travaux, même avec d’autres métaux et dans des matrices environnementales complexes. Dans l’ensemble, ces travaux ont fourni des informations précieuses sur la spéciation chimique et la biodisponibilité de trois métaux critiques constituant des exceptions au BLM en présence de différentes MONs et ainsi établi une base solide pour de futures études. Ils ont aussi contribué à la mise à disposition d’une méthode avantageuse pour les mesures de complexation par la MON, et fourni des informations utiles à des fins réglementaires.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Fortin, Claude
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Smith, Scott
Mots-clés libres:	métaux critiques; spéciation; couplage HPSEC-ICP-MS; ultrafiltration partielle; prise en charge; modèle du ligand biotique
Centre:	Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt:	05 août 2025 13:50
Dernière modification:	05 août 2025 13:50
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/16474

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